В [14] описан процесс ХМР вольфрама как соревнование между образованием и удалением поверхностного слоя WO3, который образуется при взаимодействии металла с суспензией. Чистая поверхность вольфрама термодинамически нестабильна при взаимодействии с суспензией, имеющей малую величину pH, и химические реагенты быстро окисляют вольфрамовую поверхность с образованием WO3 в соответствии с окислительно-восстановительной реакцией:
W + 6Fe(CN)63- + 3H2O ® WO3 + 6Fe(CN)64- + 6H (1.1.7.1 )
В этой реакции ферроцианид способствует процессу окисления вольфрама. В качестве источника ферроцианида используют K3Fe(CN)6.
Окись вольфрама, WO3, образуется при pH менее 4,5. Такое значение pH соответствует существенно кислотным растворам. Фирмой IBM применен K3Fe(CN)6 совместно с этилендиамином с целью повышения pH до 6,5 при сохранении возможности пассивации вольфрама [7]. Значение pH =6,5 соответствует слабокислым растворам. В суспензию также добавляют KH2PO4. Типичные концентрации химических добавок составляют 0,1 – 5 весовых процентов.
Скорость полирования вольфрама не сильно зависит от материала абразивных частиц эмульсии. Чаще всего в суспензиях для полирования вольфрама используют окись алюминия.
Слой WO3 обладает прекрасными защитными свойствами благодаря плотной беспористой структуре и предохраняет металл от коррозии после проведения ХМП.
В целом, суспензии для полирования металлов химически активнее суспензий для полирования окисла кремния. Однако, для более мягких металлов, таких как алюминий и медь, пленка окиси металла на поверхности не снижает ее твердость и ХМП этих металлов протекает по другому механизму.
Обсуждается также возможность ХМП вольфрама в суспензиях на основе абразива из окисла алюминия плюс галогены фтор, хлор, бром и йод, растворенные в воде [27]. Растворенные в воде галогены являются сильными окислителями, которые, взаимодействуя с вольфрамом, образуют соли вольфрама. Эти соли нерастворимы в воде и могут служить хорошей промежуточной пленкой в процессе ХМП. Точки плавления солей вольфрама очень низкие (200-300°С), по сравнению с вольфрамом (3410°С) или окислом вольфрама (»1000°С). Более низкие точки плавления соответствуют более мягким материалам, которые легче удаляются абразивной обработкой. Таким образом, следует ожидать более высокие скорости полирования вольфрама. Однако из четырех исследованных галогенов только бром оказался подходящим. Так, образующийся HF интенсивно реагирует с нижележащим окислом и опасен в использовании. Растворенный в воде Cl2 также опасен. А йод нерастворим в воде.
Бром слаборастворим в воде (1,1 объемн.%), но хорошо растворим в спирто-водяной смеси. Получены скорости удаления вольфрама с помощью суспензии на основе двуокиси алюминия и растворенного в смеси вода-метанол брома, равные 100‑300 нм/мин. Скорость же травления низких участков рельефа оказалась незначительной (поверхностное сопротивление вольфрама, погруженного в эмульсию на 24 часа, не изменилось). Благодаря этому происходит хорошая планаризация поверхности пластины. Качество поверхности вольфрама и окисла кремния оказалось высоким (низкая шероховатость и отсутствие царапин). Скорость удаления TEOS невысока и снижается с увеличением концентрации метанола.
Однако, метанол взаимодействует с полиуретаном и размягчает материал полирующей подушки, сокращая ее срок службы. Недостатком является и то, что метанол и бром интенсивно испаряются, что приводит к неконтролируемому изменению состава суспензии и процесса полирования. Наконец, метанол и бром относятся к опасным материалам и требуют применения мер безопасности.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.